刊登日期 : 03/05/2022
新能源是近年的热门话题,但当中的“干热岩”却极少被提及。干热岩到底是什么?如何用于发电?它为何被认为有可能改变中国,甚至世界的能源格局?
干热岩藏于地下数千米 达180度以上
在自然规律下,地层愈深处温度就会愈高,而干热岩就是指主要埋藏于地底数千米以下固态高温岩体,其温度通常在180度以上,属于新型地热资源;地热资源相对较为人知道的是水热型地热,温泉就是例子。
据报道,全球陆区干热岩资源量相当于4,950万亿吨标准煤,其中距离地表3,000至1万米处的干热岩,所蕴含能量已相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍,潜力非常巨大。
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上世纪70年代石油危机期间,美国就率先着手研发利用干热岩。目前除了美国外,法国、日本等多个国家,都建有利用干热岩发电的试验研究基地。
相比之下,中国相关研究起步要晚得多,直到本世纪第二个10年才真正开始,现正努力追赶,例如位于河北唐山的干热岩开发关键技术研究与示范项目,2021年已实现试验性发电;这也是中国首次实现干热岩试验性发电。
其实中国的干热岩资源“家底”是非常丰厚的,估计相当于856万亿吨标准煤,占了世界的大约六分一。
打深井用水循环把干热岩热能带上地面
这些干热岩资源主要分布于青藏高原、松辽盆地、渤海湾盆地、东南沿海等。当中青海的共和盆地的干热岩开采条件最好,在地下4,000米深度 ,地热已高达200度。
另外,当局在2016和2019年,相继在山东威海、日照等地发现干热岩富存区,后者的资源量折合标准煤超过187.79亿吨,如果能充份利用,足以改变中国和世界能源格局。
那干热岩是如何被利用,或者说它是怎样能变成电?
干热岩不像煤和石油那样要从地下开采出来,它更像一个天然的“地下锅炉”。
目前各国较常见的做法,是从地面向下打一口到达干热岩岩层的“注入井”,然后往里面高压注入低温水。
这时水的压力会使岩层产生很多裂缝,或让原有的裂缝扩大,最终大量裂缝相互连通,形成一个人造的地下储存空间。
此后不断注入的低温水会被灼热的干热岩加热,变成高温高压水,或是水和蒸气混合物,并从另一边打好的“生产井”抽出到地面,然后通过热交换推动汽轮发电机,用以发电。
发电后温度降低的水会重新经“注入井”进入地下干热岩层,再开始另一个循环。
干热岩发电利本低 惟技术存在“瓶颈”
在这种运作模式下,干热岩发电几乎对环境不造成大污染,也非赏安全,而且这种地热能利用,不受白天黑夜,或是季节变化影响,比太阳能、风能、潮汐能稳定得多。
与此同时,干热岩发电成本也很低,据报道,它仅为风力发电的一半、太阳能发电的十分之一。
既然干热岩又多又好用,那为什么不大力开发?原因是干热岩的开发技术还未成熟,“瓶颈”仍然很多。
这里的一大难题,是现有技术无法钻取到地球比较深层地方,所以目前只能对埋藏比较浅、地形地貌比较简单的干热岩进行开采,规模受限制。类似这些问题,仍有待科学家们继续研究和克服。
最后顺便一提,上文说到山东发现热岩富存区,一些媒体报道相关消息时,声称187.79亿吨标准煤的资源,足够中国使用3,800年。这数字相当惊人,但应该是搞错的,因为中国2021年全年能源消费总量,已达到52.4亿吨标准煤。
事实上,考虑到技术、经济效业等因素,资源的储量也绝不等同于可用量;以国际标准计算,实际可用资源大约只占储量的2%。
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